I ricercatori del James Webb Space Telescope hanno annunciato il primo rilevamento noto del catione metilico (CH3+) al di fuori del nostro Sistema Solare, in un disco di formazione planetaria nella nebulosa di Orione. I risultati, pubblicati su Nature, aprono la possibilità di studiare la chimica in simili ambienti astronomici oltre il Sistema Solare.
Nel 1977 si ipotizzava che CH3+ avesse avuto un ruolo fondamentale nell’inizio della chimica degli ambienti interstellari. Tuttavia, il rilevamento di questa molecola oltre i regni del nostro Sistema Solare si è rivelato sfuggente. Olivier Berné e colleghi hanno riportato le osservazioni effettuate grazie al telescopio Webb su un disco protoplanetario noto come d203-506, trovato nella barra di Orione all’interno della nebulosa di Orione (parte della “spada” della costellazione). Le analisi spettroscopiche hanno rivelato la presenza di CH3+. Gli autori hanno studiato le potenziali origini del CH3+ e sostengono che la chimica organica in fase gassosa sia attivata dall’irradiazione ultravioletta.
I composti del carbonio costituiscono le fondamenta di tutta la vita conosciuta, e come tali sono di particolare interesse per gli scienziati che lavorano per capire sia come si è sviluppata la vita sulla Terra, sia come potrebbe potenzialmente svilupparsi altrove nel nostro Universo. In quanto tale, la chimica organica interstellare è un’area di grande fascino per gli astronomi che studiano i luoghi in cui si formano nuove stelle e pianeti. Gli ioni molecolari contenenti carbonio sono particolarmente importanti, perché reagiscono con altre piccole molecole per formare composti organici più complessi anche a basse temperature interstellari. Il catione metilico (CH3+) è uno di questi ioni a base di carbonio.
Il CH3+ è stato ritenuto dagli scienziati di particolare importanza sin dagli anni ’70 e ’80. Ciò è dovuto a un’affascinante proprietà del CH3+, ovvero che reagisce con un’ampia gamma di altre molecole. Questo piccolo catione è abbastanza significativo da essere teorizzato come la pietra angolare della chimica organica interstellare, eppure fino ad ora non è mai stato rilevato. Le proprietà uniche del telescopio spaziale James Webb lo hanno reso lo strumento ideale per la ricerca di questo catione cruciale e un gruppo di scienziati internazionali lo ha osservato con Webb per la prima volta.
Marie-Aline Martin dell’Università Paris-Saclay, Francia, spettroscopista e membro del team scientifico, spiega: “questa rilevazione di CH3+ non solo convalida l’incredibile sensibilità di James Webb, ma conferma anche la postulata importanza centrale di CH3+ nella chimica interstellare”.
Il segnale CH3+ è stato rilevato nel sistema stella-disco protoplanetario noto come d203-506, che si trova a circa 1350 anni luce di distanza, nella Nebulosa di Orione. Mentre la stella in d203-506 è una piccola stella nana rossa, con una massa pari a circa un decimo di quella del Sole, il sistema è bombardato da forti radiazioni ultraviolette provenienti da vicine stelle calde, giovani e massicce. Gli scienziati ritengono che la maggior parte dei dischi protoplanetari che formano pianeti attraversino un periodo di radiazioni ultraviolette così intense, poiché le stelle tendono a formarsi in gruppi che spesso includono stelle massicce che producono ultravioletti.
Le prove dei meteoriti suggeriscono che anche il disco protoplanetario che ha formato il nostro Sistema Solare era soggetto a una grande quantità di radiazioni ultraviolette, emesse da una stella compagna del nostro Sole che è morta da tempo (le stelle massicce bruciano intensamente e muoiono molto più veloce di stelle meno massicce). Il fattore di confusione in tutto questo è che la radiazione ultravioletta è stata a lungo considerata puramente distruttiva per la formazione di molecole organiche complesse – eppure ci sono prove evidenti che l’unico pianeta che supporta la vita che conosciamo sia nato da un disco che era fortemente esposto ad esso.
Il team che ha eseguito questa ricerca potrebbe aver trovato la soluzione a questo enigma. Il loro lavoro prevede che la presenza di CH3+ sia infatti collegata alla radiazione ultravioletta, che fornisce la fonte di energia necessaria per la formazione di CH3+. Inoltre, il periodo di radiazione ultravioletta sperimentato da alcuni dischi sembra avere un profondo impatto sulla loro chimica. Ad esempio, le osservazioni Webb di dischi protoplanetari che non sono soggetti a intense radiazioni ultraviolette da una fonte vicina mostrano una grande abbondanza di acqua, in contrasto con d203-506, dove il team non è riuscito a rilevare l’acqua.
L’autore principale, Olivier Berné dell’Università di Tolosa, in Francia, spiega: “questo dimostra chiaramente che la radiazione ultravioletta può cambiare completamente la chimica di un disco proto-planetario. Potrebbe effettivamente svolgere un ruolo fondamentale nelle prime fasi chimiche delle origini della vita, aiutando a produrre CH3+, qualcosa che forse è stato precedentemente sottovalutato”.